行星履带式农用动力底盘设计与越障性能研究

针对丘陵山区等复杂农田地面环境,设计一种由4组行星履带驱动装置驱动行走、作业的农用动力底盘。分析了该底盘行星履带驱动装置的结构特点,平坦道路上行走、田间仿形以及过埂翻转越障的结构变化过程和运动条件,以及仿形越障和翻转越障通过原理,计算了行星履带式农用动力底盘的仿形越障极限高度和理论翻转越障极限几何高度。试验结果表明：底盘样机具有仿形越障和翻转越障能力,满足在凹凸不平的丘陵山区等复杂农田地面中行走及田间作业的要求。     

陆空两栖农业信息采集机器人设计

针对农业信息采集过程的越障需求,设计了一种陆空两栖的农业信息采集机器人,主要包括外部信息采集系统、内部信息采集系统、运动控制系统、控制器及数据收发系统。该机器人通过飞行机构提高机器人的越障能力,实现农业信息的全方位采集,采用PID控制算法实现陆地和飞行姿态的控制,提高了机器人的运动稳定性。试验结果表明:机器人可以实现陆地和飞行的控制,且可实现对农业信息的传输,能够满足农业人员对于农业信息采集的要求。     

楼道清洁机器人的设计

利用平行四边形形变的特点,实现上下楼梯功能的机器人,在形变过程中实现中心的变化使其更加稳定,用于楼道内楼梯的自动清扫.该机器人结构紧凑,体积小,重量轻,操作方便,爬楼梯速度快,平稳可靠.采用单片机控制系统,用以协调整个系统行走、转向等动作,实现全工作过程的自动化.该机器人具有较强的越障能力和路面适应能力.     

基于ATV的履带拖拉机张紧缓冲装置的仿真研究

用ADAMS的履带车辆工具箱(ATV),建立东方红C1002拖拉机的行走系统的多体系统动力学模型。应用所建立的模型,对张紧缓冲装置的主要参数、静态运动学与力学特性进行研究,还对车辆直线行驶遭遇障碍物、原地转向以及倒车行驶工况进行动态仿真。研究发现张紧缓冲装置中主要参数对张紧力的平均值和极值差都有比较大的影响。履带拖拉机越障时,行走机构将承受很大的冲击载荷,在模拟工况中,冲击载荷峰值达到静态设计载荷1.5~2倍。因此,在履带车辆行走机构强度设计时必须高度重视越障引起的冲击载荷。     

八轮四摆臂无人机动平台越障性能分析与试验

针对南方山区丘陵地带地形复杂、传统农田运输车辆通过性不足的问题,提出并设计了一种具有仿生液压驱动摆臂机构的八轮无人机动平台,其车体姿态可通过四摆臂协同动作进行调节,以适应不同形式地面障碍。越障性能是制约平台通过性的根本因素,建立了无人平台姿态规划模型和关键越障过程动力学模型,得到无人平台在典型垂直障碍的越障性能。为验证理论分析,在ADAMS建立了二次开发仿真平台,并进行了样机动力性试验。研究表明,八轮四摆臂无人机动平台可攀爬高度为轮胎直径1. 13倍的垂直障碍,具有良好的复杂地面环境通过能力,可满足丘陵地带农用运输车辆在复杂农田地形的行走需求。     

高地隙果园动力底盘液压系统的设计

结合我国果树苗圃与新型矮砧密植果园栽培模式、管理作业要求以及液压传动技术的特点,设计了高地隙果园动力底盘液压驱动系统以及液压升降系统,并且通过对行走驱动系统参数的计算以及动力底盘的性能试验,验证该动力底盘的动力性能。     

基于AMEsim的果园管理机液压系统动态特性研究

针对果园管理机液压系统工作可靠性问题进行研究分析,利用AMEsim仿真软件分别搭建液压系统行走回路、调平回路和回转回路的仿真模型,并对模型进行动态仿真分析,得到各回路对应的压力、流量、转速等随时间的变化关系。仿真结果表明:在越障过程中,负载转矩呈一种阶跃性变化,由0Nm迅速转换为300Nm,压力由0MPa转换为10MPa,行走系统在越障过程中压力波动小,稳定性好;对于横坡调平系统,通过仿真分析得出2个调平油缸压力和流量曲线始终保持一致,进而验证该回路满足同步动作的实际情况;对回转系统进行液压仿真,可以得出随着节流口开口量的不断增加,回转马达的转速逐渐升高,由1.7r/min上升到7.8r/min,溢流阀的流量不断减少,由48.2L/min下降至40L/min,系统压力小,回转马达运行可靠,果园管理机回转平稳。     

基于MBD-DEM的胡麻喷药机越障性能仿真分析

为探究四轮自走式胡麻喷药机越障性能,采用多体动力学(MBD)和离散元(DEM)耦合法对其进行仿真,分析机身质心位移及速度变化、前轮速度及加速度变化过程。结果表明:在越障过程中机身运行平稳,最大行走速度0.45 m/s,最小速度为0.05 m/s;左、右前轮在单独驱动马达提供动力时受颗粒床体影响会产生行走速度差,最大为0.08 m/s。行驶过程中左右前轮加速度数值保持一致,但加速度曲线比速度曲线变化更剧烈。     

一种新型可变直径轮的设计分析

提出了一种新型结构的可变直径轮,具有结构紧凑、越障能力强、运行平稳、轻便灵活等特点,作为一种特殊的行走机构,其运行过程中直接与障碍物发生作用时凭借良好的适应性有效提升了车辆的越障能力.在大轮状态下,轮缘会分段,运行时形成轮脚,减小了滚动阻力,相对于完整的轮缘对地面的附着性大大增强,提高了对机械的牵引力.因为直径可变运行过程中遇到特殊地形时可对车辆做一定限度的姿态调整,提高车辆的通过性和平稳性,将在国家基础设施建设、工农业生产、戈壁沙漠利用、探月工程以及国防军事等领域发挥重大作用.     

果园用履带拖拉机液压传动系统的设计

根据果园管理的要求,设计出一种能够适用于果园作业环境,主要用于进行喷药、施肥和开沟等作业的液压驱动履带拖拉机底盘。针对果园履带拖拉机行走工况和要求,进行了液压行走系统设计和研究,提出了液压行走系统的设计方案,确定了系统压力,并根据确定的拖拉机驱动力进行了马达和泵等主要液压元件相关参数的选择与匹配计算。     

形态可重构移动机器人行走机构设计与分析

基于用移动机器人代替农民在农田复杂环境下进行劳作、减轻农民作业负担的理念,提出一种轮/履形态可重构移动机器人。该移动机器人由4个相同结构的轮/履形态可重构行走单元以及车体组成,具有轮式和履带式2种行走姿态,以便适应野外复杂地形。轮/履运动形态的可重构可以通过轮/履形态转换装置实现。建立了形态可重构单元的运动学模型、数学模型以及动力学模型,并推导了行走单元的数学模型,得到行走单元机器人在攀越台阶越障时机器人摆杆角度与台阶高度h的关系,以及能够攀爬的坡度范围。在Simulink以及ADAMS中建立了行走单元虚拟样机以及仿真环境,并设计了样机。通过对虚拟样机仿真以及Matlab理论值计算,末端速度和加速度的仿真值与理论值误差的数量级仅在10-8～10-6之间,验证了其数学模型以及运动学模型的正确性。     

偏置加压联合整地机的结构设计

针对传统的整地机械需要多次入地、工作效率低等问题,设计研发了一种新型偏置加压联合整地机。在结构设计上该机对整地耙片进行了改进,使每个耙片单元设计成独立结构,并利用液压和扭簧进行加压确保耙地相应深度,同时还可以越过一些石块等障碍,提高其越障能力。     

柴油机单轨吊行走系统建模及参数匹配

在满足单轨吊车系统最大负载工况前提下,考虑已选定的发动机功率和牵引力与速度要求,确定了行走系统中液压泵、液压马达、控制阀的性能参数,设计了插装阀,实现了速度切换及短路行走模式。利用AMESIM软件进行建模仿真,验证了选定参数的可行性。     

采用驱动圆盘犁秸秆全量还田耕作的试验分析

正江苏省常熟地区耕地面积大约为2万hm~2,广泛采用旋耕作业。旋耕作业需要的功耗大,覆盖性能差,根茬不能很好地覆盖,不利于有机物腐烂和肥料化,且杂草萌生较早。驱动圆盘犁是一种新型驱动式耕作机具,相比传统旋耕机,它具有高效节能、通过能力强、翻土覆土性能好、越障能力强、利于秸秆还田等优点,适用于水田和旱田,用新型驱动圆盘犁替代传统旋耕机的秸秆全量还田耕作新模式值得深入研究及分析。为此,试验对比了分别采用1LYQ-925     

小型山地履带拖拉机爬坡越障性能分析与试验

小型山地履带拖拉机(简称山地拖拉机)在田间行驶时,常遇到台阶、砖头、石块、田埂等障碍,严重影响其通过性及稳定性,进而引发侧滑甚至倾翻等安全问题。为此,选取最难跨越的台阶作为研究对象,对山地拖拉机爬坡越障性能进行研究。首先,对山地拖拉机爬坡时跨越台阶的运动过程进行分析,得到求解最大越障高度的计算公式;然后,基于多体动力学分析软件Recur Dyn进行了正交和单因素变量仿真试验,仿真结果表明:越障速度、坡度角和拖拉机质心位置均显著影响山地拖拉机的最大越障高度,增大越障速度和质心-支重轮距、减小坡度角和质心高度均可提高山地拖拉机的爬坡越障性能;最后,基于自主设计的山地拖拉机进行了爬坡越障田间试验。结果表明,在速度1.6 km/h、坡度角为0°～15°工况下,试验结果与理论计算及仿真试验结果基本一致,理论计算与仿真试验的最大相对误差分别为5.17%、6.47%;在坡度角大于15°工况下,理论计算与仿真试验最小相对误差分别为13.25%、19.21%。说明所得到的山地拖拉机最大越障高度计算公式及仿真模型在坡度角为0°～15°时有效。     

除草机器人减震悬架越障性能分析

为能够同时进行苗间和行间除草的高效除草机器人配置了悬架机构,使机器人具有减震性能,提高了机器人农田适应性。设计并制作了机器人物理样机。越障过程分析表明,该机器人悬架具有较强的调节性能。运用ADAMS软件建立了机器人虚拟样机,分析了机器人在凸起、斜坡和凹坑地面的越障能力。仿真结果表明机器人在这3种地形上均有良好的适应性。     

可变直径轮全地形车辆越障性能分析

阐述了后轮驱动及四轮驱动两种驱动方式下可变直径轮全地形车辆的越障性能.首先在RecurdynV7R5软件中建立可变直径轮与普通轮胎模型,并对其越障特性进行了分析.以此为基础建立了后驱及四驱车辆前后轮径变化对越障性能影响的力学模型,进行了理论计算,结果表明车辆驱动方式以及车辆轮径的变化对车辆的越障性能具有很大影响.又在RecurdynV7 R5软件中建立了后驱及四驱2种驱动方式下的整车模型,调整车轮直径模拟分析其越障性能,并与理论计算进行了对比.最后,实验验证了理论计算与仿真分析的结果是可信的.     

新型液压四轮驱动乘用插秧配套动力机具的设计

提出新型液压四轮驱动乘用插秧配套动力机具的设计方案,简述了行走系统、插秧系统、局部功能装置的设计。介绍了液压系统的相关设计及具体工作原理,并确定了整机的动力,总结了该动力机具的优势所在。     

丘陵山地拖拉机机身自平衡机构稳定性分析

针对丘陵山地拖拉机坡地适应性差,易翻倾,通过性差等问题,设计一种具有自动调平机构的504型丘陵山地拖拉机。整机采用机械传动,四驱轮式行走系统,两侧独立传动转向系统,平行四杆自动调平机构,可实现拖拉机姿态自动仿形调平。基于SolidWorks对拖拉机进行整机三维建模,运用ADAMS软件对虚拟样机进行侧倾稳定性动态仿真分析。结果表明: 自动调平机构调平动作范围732 mm,可在25°的坡地上保证车身横向水平。上坡极限翻倾角及下坡极限翻倾角均为45°,上坡纵向滑移角为33.69°,下坡纵向滑移角为16°,前后驱动轮越障高度为214 mm。调平状态下车身的最大侧倾角为37.5°,与理论计算35.93°非常接近。该机前后驱动桥均可进行独立调平,保证机身始终处于水平姿态,能够满足丘陵山地生产作业要求。     

多桥驱动车辆越障时轴荷动态分配研究

轴荷动态分配规律是影响多桥驱动非路面车辆可靠性的主要因素,为了获得越障时的轴荷,建立了四桥驱动越障时轴荷动态分配动力学模型.对某型四桥驱动山地车辆进行了计算与分析,获得附着系数φ为0.1-1.0越障时各桥轴荷分配量,结果表明,该车辆越障时轴荷动态分配值差异较大,第4桥轴荷总是呈现较大值,导致各桥的疲劳寿命不一致.